应用层网关位于TCP/IP协议的应用层，可以实现对用户身份的验证，接收被保护网络和外部网络之间的数据流并对之进行检查。
在防火墙技术中，应用层网关通常由代理服务器来实现。通过代理服务器访问Internet的内部网络用户，在访问Internet之前首先要登录到代理服务器，由代理服务器对其进行身份验证，决定是否允许该用户访问，如果验证通过，用户就可以登录到Internet上的远程服务器。
同样，从Internet到内部网络的数据流也由代理服务器代为接收，在检查之后再发送到相应的用户。由于代理服务器工作在应用层，因此，每种Internet服务都有其相应的代理服务器，常见的代理服务器有Web、Ftp、Telnet代理等。另外，Socks服务器也是一种应用层网关，它通过定制客户端软件的方法提供代理服务。
可以这样说，状态检测包过滤规范了网络层和传输层行为，而应用代理则规范了特定的应用协议上的行为。
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